Funktionelle kortikale Netzwerke während des Sprachverstehens

In diesem Projekt werden die neuronalen Grundlagen der Sprachverarbeitung mit Hilfe der Ableitung elektrischer Gehirnaktivität (EEG) untersucht. Dies geschieht hauptsächlich über die Berechnung der EEG-Kohärenz, und zwar während der Verarbeitung unterschiedlicher Wortkategorien sowie der syntaktischen Analyse von Sätzen. Die Kohärenz ist ein Maß für die Ähnlichkeit zwischen zwei EEG-Signalen und spiegelt den Grad des Informationsaustausches zwischen den zugrundeliegenden neuronalen Generatoren der Hirnrinde wider. Während der Sprachverarbeitung kommt es zu unterschiedlichen Kohärenz- oder Synchronisationsmustern in Abhängigkeit der untersuchten kognitiven Aufgabe. Weiters soll die Bedeutung der unterschiedlichen Frequenzbänder im EEG während der Verarbeitung von Sprache untersucht werden, da vorangegangene Studien zeigten, dass kognitive Aufgaben die Kohärenz- oder Synchronisationsmuster in verschiedenen Frequenzbändern unterschiedlich beeinflussen. Vor dem Hintergrund aktueller neurobiologischer Forschungsergebnisse zur neuronalen Synchronisation ist es wichtig solche funktionelle Kooperationsmuster zwischen verschiedenen Gehirnregionen in unterschiedlichen Frequenzbändem zu untersuchen. Diese Vorgänge können mit spektralanalytischen Techniken wie der EEG-Kohärenzanalyse beobachtet werden. Es sollen verschiedene spektralanalytische Techniken zur Untersuchung von Sprache angewendet werden, nämlich, die Fourier-Transformation und die Anpassung von bivariaten adaptiven autoregressiv-moving-average (ARMA) Prozessen, eine Methode, die von B. Schack und Kollegen (Universität Jena, Deutschland) entwickelt wurde. Diese Methode ergänzt die Fouriertransformation durch eine weit bessere zeitliche Auflösung bei exzellenter Frequenzauflösung. Im ersten Experiment soll untersucht werden ob linguistisch definierte unterschiedliche Verbkategorien ein neuronales Korrelat haben. Das zweite Experiment dient zur Untersuchung der kortikalen Interaktion während der Verarbeitung von unterschiedlich komplexen Sätzen mit eingebetteten Relativsatzgefügen. Hier soll der Einfluss der bildlichen Vorstellbarkeit auf das Satzverständnis bzw. die neuronalen Kooperationsmuster untersucht werden. Ein weiteres Experiment soll die Verarbeitung semantisch kongruenter und inkongruenter Sätze behandeln. Ein zusätzlicher wichtiger Punkt ist hier die Suche nach einer geeigneten Baseline als Kontrollbedingung zu sprachlichen Prozessen. Weiters soll die bereits begonnene Untersuchung der Kohärenz während der Verarbeitung englischer Relativsatzgefüge weitergeführt werden und mit den Ergebnissen der Untersuchung deutscher Relativsatzgefüge verglichen werden. In enger Zusammenarbeit mit Bärbel Schack (Universität Jena, Deutschland), Marta Kutas (Universität von Kalifornien, San Diego, USA), John King (Universität von Missouri-Columbia, USA) and Horst M. Müller (Universität Bielefeld, Deutschland) sollen adaptive autoregressiv-moving-average (ARMA) Prozesse angewendet werden. Neben der Anwendung in der Grundlagenforschung zur Untersuchung des Zusammenhangs von Gehirnfunktion, Kognition und Sprache können die Ergebnisse dieser Untersuchungen in der Zukunft in Gebieten der Medizin, Linguistik und Kognitionswissenschaft angewendet werden. Zum Beispiel können sie zur Verbesserung der Behandlung von Sprachentwicklungsstörungen bei Kindern aber auch zur Erleichterung des sekundären Spracherwerbs bei Erwachsenen dienen. Weiters können aphasische Syndrome besser verstanden werden und dadurch die Therapie verbessert werden. Eine weitere Anwendung liegt in der Implementation der gewonnenen Ergebnisse in künstlichen Kommunikatoren, was durch Mitarbeiter des SFB 360 "Situierte künstliche Kommunikatoren" der Universität Bielefeld durchgeführt werden soll.